نانو سیلیس
سيليس در ايران بهوفور يافت ميشود. اين ماده از دو عنصر سيليسيوم و اکسيژن تشکيل شده و از لحاظ ساختاري شبيه ساختار مولکول آب است.
ذرات سيليس در صنايعي چون الکترونيک، کاتاليزورها، پوششها و رنگدانهها کاربرد وسيعي دارند. اما استفادة بسيار از اين ماده خطرناک است و براي کساني که در معرض آن قرار ميگيرند مشکلات تنفسي به وجود ميآورد.
سيستم کلوئيدي پراکندهها، يعني محلول حاوي ذرات پراکندة سيليس، در صنايع مختلف از جمله در رنگدانهها و کاتاليزورها کاربرد دارد. همچنين از نانوذرات سيليس ميتوان براي سختي و استحکام پوششهاي صنعتي استفاده کرد.
کاربردهای نانو ذرات سیلیس:
1-یکی از کاربرد های این ذرات در عايقهاي حرارتي و عايقهاي الکتريکي است. با اعمال شرايط خاص، ميتوان از اين ذرات که به صورت پودر هستند، ساختارهاي متخلخل به دست آورد. ساختار متخلخل کاربردهاي جالبي دارد و از جمله ميتوان از آنها به عنوان تصفيهکننده استفاده کرد.
استفاده از نانو ذرات سیلیس در ساخت لوازم آرایشی و بهداشتی
یک شرکت ژاپني با استفاده از اين نانوذرات در محصولات مرطوبکنندة خود، مشاهده کرد که کرمهاي جديد خشکي پوستِ مشتريان را درمان ميکند. بنابراين، يکي ديگر از زمينههاي کاربرد اين نانوذرات ميتواند داروها و لوازم آرايشي و بهداشتي باشد.
3-نانو ذرات سیلیس قادر به درمان آسیبهای نخاعی هستند:
محققان دریافتند که ترکیبی از نانو ذرات سیلیس و پلیمرها می تواند آسیبهای نخاعی و مغزی را کنترل و درمان کند. محققان آمریکایی دریافتند نانوذرات می توانند در درمان سلولهای آسیب دیده نخاع و مغز نقش بسیار موثری را ایفا کنند.
محققان مرکز تحقیقاتی SVMC اعلام کردند با ترکیب نانوذرات سیلیس و نوعی خاصی از پلیمر می توان آسیب های مغزی و نخاعی را کنترل و درمان کرد.
نانو ذرات استفاده شده در تحقیقات اخیر به اندازه ای ریز هستند که با میکروسکوپ های معمولی نیز قابل مشاهده نیستند و همین خصوصیت باعث می شود محققان بتوانند میزان زیادی از آن را بدون بروز مشکلات بعدی وارد بدن انسان کنند.
در طی این تحقیقات، دانشمندان نانو ذرات متخلخل سیلیس را با پلیمر PEG و ماده Hydralazine برای جلوگیری از صدمات متعاقب به سلولها ترکیب کرده و به قسمت آسیب دیده بدن وارد کردند.
به گفته ریچارد بورگنز یکی از دانشمندان حاضر در این تحقیقات زمانی که سلولهای نخاعی آسیب می بینند ماده زهرآگینی به نام آکرولین از خود تولید می کنند که پاد زهر آن Hydralazine است. با رساندن به موقع این ماده به سلولهای آسیب دیده می توان از بروز صدمات جدی و خطرساز جلوگیری کرده و سلولها را درمان کرد.
بر اساس گزارش نانو مدیسن نیوز، محققان مرکز SVMC امیدوارند با موفقیت در آزمایشهایی که در حال حاضر بر روی سلولهای آسیب دیده مغزی در موشها در حال انجام است، بتوانند شیوه درمانی موثری را برای درمان آسیبهای مغزی نخاعی به جهان پزشکی ارائه کنند.
روش های تولید:
1-سنتز نانوذراتِ سيليس به روش سُل ـ ژل
فرآيند سُل ـ ژل روش جديدي نيست. در سال 1800 «ابلمن» به طور اتفاقي مشاهده کرد که تتراکلريد سيليکون - که در ظرف رها شده بود- ابتدا هيدروليز و سپس به ژل تبديل شد. در سال 1950 باب مطالعات گستردهاي در سنتز سراميکها و ساختارهاي شيشهاي با استفاده از اين روش آغاز شد. شايان ذکر است که با اين روش، بسياري از اکسيدهاي غيرآلي مانند SiO2 ZrO2 , TiO2 , …. سنتز شدند.
مادة اوليهاي که در اين روش مورد استفاده قرار ميگيرد، الکوکسي سيلان نام دارد. اين ماده از تأثير شبه فلزات بر الکل تهيه ميشود. تهية اين ماده بسيار مشکل است و در دنيا دو کمپاني صنايع شيميايي قادر به تهية آن هستند. الکوکسي سيلان مادهاي گرانقيمت به شمار ميرود، در عوض، با استفاده از اين مادة اوليه ميتوان به محصولاتي با خلوص بالا در مدت زمان کوتاه دست يافت. از سيليسيلت سديم نيز ميتوان براي تهية ذرات نانومتري سيليس استفاده کرد. مشکل اين است که خلوص محصولاتِ حاصل از اين مادة اوليه بالا نيست و نياز به شستوشوي طولانيمدت دارد تا ناخالصيها از محصول نهايي خارج شود.
براي سنتز نانوذرات سيليس، به الکوکسي سيلان، آب و الکل نياز است. از آنجا که الکوکسي سيلان در آب حل نميشود، بنابراين، بايد از مادهاي استفاده کرد که هم الکوکسي سيلان در آن حل شود و هم خود اين ماده محلول در آب باشد. به اين منظور، از الکل استفاده ميکنيم. از طرف ديگر، واکنش دو مادة آب و الکوکسي سيلان بسيار کُند است و با افزودن الکل، سيستم رقيقتر هم ميشود. در نتيجه سرعت واکنش باز هم کاهش مييابد. براي افزايش سرعت واکنش، ميتوان از کاتاليزور استفاده کرد. کاتاليزوري را که براي انجام سريع اين واکنش مورد استفاده قرار ميدهيم بايد به گونهاي باشد که بعد از انجام واکنش بتوان آن را بهراحتي از سيستم خارج کرد. در گزارش محققان، هم از اسيدها و هم از بازها به عنوان کاتاليزور در سنتز ذرات سيليس استفاده شده است که هر کدام مزايا و معايب خود را دارند.
در محيطي با خاصيت بازي، ذرات تا اندازة 100 تا 200 نانومتر بهسرعت رشد ميکنند و نيروي دافعة جرمي باعث ميشود که ذرات جدا از هم باقي بمانند. در محيط اسيدي ذرات در اندازة 2 تا 4 نانومتر متوقف ميشوند، ولي در ادامة فرآيند بهسرعت به هم ميپيوندند و ذرات بزرگتر را تشکيل ميدهند.
براي سنتز نانوذرات سيليس، از کاتاليزور آمونياک استفاده ميشود. از مزاياي آمونياک اين است که نقطة جوش پايين دارد و بهسرعت از سيستم بيرون ميرود. ولي از اسيدهايي چون اسيد کلريدريک، نيتريک و استيک نيز ميتوان استفاده کرد که نقطة جوش بالايي دارند. بنابراين، خارج کردن آنها از سيستم کار راحتي نيست. از معايب ديگرِ اين کاتاليزورها اين است که باعث ايجاد ليگاندهايي با محصولات ميشوند که ديگر نميتوان محصول را با همان پيوندهاي شيميايي مورد نظر تهيه کرد.
2-روشهاي شيميايي سنتزِ نانوذراتِ سيليس پرهزينهاند، زيرا مواد مورد نياز در اين روشها گرانقيمتاند. بنابراين، دانشمندان تلاش ميکنند تا روشها و منابع مقرون بهصرفه بيابند.در سال 2004 زونگ هرنگ ليو (Tzong Horng Liou)، پژوهشگر تايواني، براي اولينبار اين ذرات را از شلتوک برنج سنتز کرد که از روشهاي بسيار ارزانقيمت به شمار ميرود.
همانطور که گفته شد، در ايران معادن متعددي وجود دارند که کلوخههاي سيليس را ميتوان از آنها استخراج کرد. براي تبديل اين کلوخهها به ذرات ريز چه ميتوان کرد؟ شايد تصور کنيد که با آسيابهاي پرقدرت ميشود اين کلوخهها را آنقدر ريز کرد تا به اندازة نانومتري برسند.گرچه اين روش به نظر معقول و مقبول ميآيد، ولي تا به حال آسيابي ساخته نشده است که بتواند پيوندهاي کووالانسي بسيار قوي سيليس را بشکند. بنابراين، براي ريز کردن کلوخة سيليس بايد چارة ديگري کرد. اعضاي گروه شيمي دانشگاه تربيت مدرس موفق شدهاند با استفاده از پراکندههاي شيميايي به ذرات نانومتري سيليس دست يابند. پراکندهها موادي هستند که مانندِ پلي ميان اتمها و مولکولها قرار ميگيرند و از ايجاد پيوندهاي قوي بين آنها جلوگيري ميکنند
بکارگيري نانوساختارهاي سيليسي در رنگ هاي حفاظتي (اپوکسي) جهت بهبود خاصيت عايق حرارتي
+ نوشته شده در ساعت توسط باقریان
|